Researchstatus and prospect of genes related with resistance to powdery mildew of wheat

Abstract

Wheat (Triticum aestivum L.) is one of the major grain crops in the world. Wheat powdery mildew is a fungal disease caused by the infection of Blumeria graminis F. sp. tritici. It is one of the most severe wheat diseases globally, seriously affecting the yield and quality of wheat. At present, the main ways to control powdery mildew are the use of fungicides and the cultivation of disease-resistant varieties. The extensive spraying of fungicides causes pesticide residues and environmental pollution. At present, no matter wild type or artificially bred wheat powdery mildew resistant varieties are scarce, so it is urgent to cultivate resistant varieties quickly and effi-ciently. Traditional cross breeding has a long time and low efficiency. Still, it is a fast and effective way to get disease-resistant sorts by using modern molecular biological means to transfer disease-resistant genes into cultivated varieties. Although the cultivation of resistant varieties is the most economical and effective way to control powdery mildew in wheat, there are some limitations in the cultivation of resistant varieties by introducing resistance genes by conventional means in actual production. With the increase of disease each year, this situation will be more and more unable to meet the needs of wheat genetic improvement. It is urgent to explore a new way of breeding to improve the wheat to powdery mildew lasting broad-spectrum resistance. The disease-resistant breeding needs from cloning in plant and pathogen affinity interactions play a vital role in the study of disease genes and their mechanism of action. At present, in the wheat by manipulating disease genes make infected material gain lasting broad-spectrum resistance is less. In the case of disease genes and mutations after its disease-resistant mechanism are still not clear. So the breeding of resistant varieties need mining and utilization of resistance genes. The paper summarizes the harm and distribution of wheat powdery mildew, the genes resistance mechanism of wheat powdery mildew, and functional analysis, wheat powdery mildew resistance genes in the field of molecular biology research status, and VIGS, RNAi, such as for the prevention and control of wheat powdery mildew, explore new powdery mildew resistance genes and resistance regulation, breeding disease-resistant varieties of wheat provide the feasible scheme. Пшениця (Triticum aestivum L.) одна з основних зернових культур у світі. Борошниста роса пшениці – грибкове захворювання, спричинене інфекцією Blumeria graminis F.sp. tritici. Це одна з найважливіших хвороб пшениці у світі, яка серйозно впливає на врожайність та якість пшениці. Наразі основними способами боротьби з борошнистою росою є використання фунгіцидів та вирощування стійких до хвороб сортів. Оброблення фунгіцидами спричиняє накопичення залишків пестицидів та забруднення навколишнього середовища. Наразі джерел резистентності до борошнистої роси дикорослих видів та штучно виведених сортів пшениці не вистачає, тому необхідно терміново та ефективно створювати стійкі сорти. Традиційне схрещування має тривалу і низьку ефективність. Тим не менше, це швидкий та ефективний спосіб отримання стійких до хвороб сорти, використовуючи сучасні молекулярно-біологічні засобів для перенесення стійких до хвороб генів у культивовані сорти. Незважаючи на те, що вирощування стійких сортів є найбільш економічним та ефек тивним способом контролю борошнистої роси у пшениці, існують певні обмеження при введення генів стійкості звичайними способами для вирощування стійких сортів у товарному виробництві. Зі збільшенням захворюваності з кожним роком ця ситуація буде дедалі більше нездатною задовольнити потреби генетичного вдосконалення пшениці. Необхідно терміново дослідити новий спосібствореннястійких сортів пшениці до борошнистої роси, що забезпечуватиме тривалий широкий спектр дії. Резистентність до хвороби через селекційне клонування рослин та взаємодії спорідненості патогенів відіграють ключову роль у вивченні фітопатогенів та їх механізму дії. Наразі у пшениці шляхом маніпулювання генами хвороби інфікований матеріал отримав тривалий широкий спектр дії меншої резистентності. У випадку захворювання генів та мутацій після такої резистентості до хвороби механізм досі незрозумілий. Отже, для селекції стійких сортів потрібні добування та використання генів стійкості. У статті підсумовується шкодочинність та розповсюдження борошнистої роси пшениці, механізм стійкості генів резистентності до борошнистої роси пшениці, а також функціональний аналіз, гени стійкості до борошнистої роси пшениці у галузі досліджень молекулярної біології, а також VIGS, RNAi, агробактеріальний принцип та застосування технічних засобів, таких як профілактика та боротьба з борошнистою росою пшениці, дослідження нових генів резистентності до борошнистої роси та регулювання стійкості, селекція стійких до хвороб сортів пшениці, що забезпечують бажану схему.